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Einrichtung zum Oberflächenschutz von Turbinenläufem
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Oberflächenschutz von Turbinenläufern, insbesondere von Gasturbinen, mit einer Anzahl von Decksegmenten, mit welchen der Läufer zwischen den Peripherieaufhängungen der Laufschaufeln abgedeckt ist.
Eine hohe Eintrittstemperatur des Arbeitsmittels, mit dem Turbinen betrieben werden, erhöht insbesondere bei Verbrennungsturbinen die Wirksamkeit und den Wirkungsgrad der Einrichtung. Die Erhöhung der Eintrittstemperatur ist aber durch die Warmfestigkeit des Materials sowohl der Schaufeln als auch des Läufers begrenzt. Das Material kann aus ökonomischen und technischen Gründen nicht stark legiert werden. Durch Legierungen steigert sich der Preis des Läuferrohlings. In technischer Hinsicht sind Schmiedestücke aus hochlegiertem Material unvergleichbar anspruchsvoller in der Fertigung, bei der sie eine weit höhere Ausschussquote aufweisen.
Auch aus betriebstechnischen Gründen ist es vorteilhafter, für die Läufer Material mit einem kleinen Prozentsatz von Legierungsbestandteilen anzuwenden, da andernfalls bei ihrer Erwärmung unerwünschte Durchbiegungen sowie Maschinenschwingungen und verschlechterte Gleiteigenschaften entstehen können.
Bekannt sind Gasturbinen, deren Schaufeln durch vom Kompressor ausgehende Luft gekühlt werden, die in Berührung mit den Schaufelfüssen und den sich etwa zwischen denselben befindenden Zwischenringen im Gegenstrom zur Richtung des Stromes des Arbeitsmittels geleitet wird.
Bei einer andern bekannten Ausführungsform sind die Kühlluftdurchgänge ganz in den Zwischenringen sowie in den Schaufelfüssen direkt unterhalb der Verbindungsstelle von Schaufelblatt und Schaufelfuss angeordnet.
Es wird dadurch wohl die von dem Arbeitsmittel auf die Schaufeln übertragene Wärme verringert, da ein Teil der Wärme abgeführt wird, bevor sie in den Schaufelfuss und von dort in den Stator oder Läufer eingedrungen ist, jedoch wird die Berührung von Verbrennungsgasen mit dem eigentlichen Läuferkörper nicht vermieden. Die Kühlluft entweicht in den Strom des Arbeitsmediums, d. h. in die Verbrennungsgase.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile. Dieses Ziel lässt sich mit einer Einrichtung zum Oberflächenschutz der eingangs umrissenen Art erreichen, bei welcher die Decksegmente aus zwei Hälften bestehen.
Es hat sich vorteilhaft erwiesen, den Spalt zwischen den Hälften der Decksegmente mit einem Dichtblech abzudichten. Ferner kann es sich empfehlen, in den Decksegmenten Bohrungen als Drosselorgane für den Kühlluftstrom vorzusehen.
Die Einrichtung mit aus zwei Hälften bestehenden Decksegmenten erleichtert die Montage der Decksegmente. Bei der Ausführungsform mit Bohrungen als Drosselorgane in den Decksegmenten wird das Entweichen von Kühlluft in den Strom der Verbrennungsgase beschränkt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht ist. In den Zeichnungen zeigen Fig. l einen Längsschnitt durch einen Turbinenläufer im Bereich zwischen zwei Schaufelkränzen, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Läufer mit aufgesetzten Decksegmenten und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 2.
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Ein Läufer-l-ist mit Decksegmenten abgedeckt, die zwischen Reihen von Laufschaufeln mit Peripherieaufhängungen-4, 5-- angeordnet sind. Die Segmente bestehen je aus zwei Hälften - -2, 3--, die nicht dicht aneinanderzuschliessen brauchen. Ein zwischen den beiden Hälften verbliebener Spalt --6-- kann nämlich mit einem Dichtblech--7--überdeckt werden, um das Entweichen von Kühlmedium in den Strömungsweg der Verbrennungsprodukte zu verhindern. Im Querschnitt A-A ist ein mit einem Keil --10-- versehenes Schlosssegment --8-- dargestellt, mit welchem die Segmentenreihe abgeschlossen wird.
Für die Lagerung der Decksegmente ist der Läufer--l--mit einer T-Nut ausgestattet, in die
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können mit als Drosselorgane des Kühlmittels dienenden Bohrungen --9-- versehen werden, mittels deren die durchströmende Kühlluft auf einen bestimmten derart gewählten Druck gedrosselt wird, dass der Druckunterschied zwischen dem Arbeitsmedium (den Verbrennungsgasen) un der Kühlluft minimal ist, so dass ein schädliches Entweichen von Kühlluft in den Strom der Verbrennungsgase vermieden wird. Hinter diesem Drosselorgan bespült der Strom der Kühlluft den gesamten inneren Umfang der Segmente sowie den äusseren Umfang des Läufers --1--.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Oberflächenschutz von Turbinenläufern, insbesondere von Gasturbinen, mit
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Hälften (2, 3) bestehen.